网络性能、可靠性设计

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1、一.实验目的及实验环境学习如何设计一个具有高性能及高可靠性的网络。二.实验内容设计一个具有高性能及高可靠性的网络。三．实验步骤网络性能设计：网络性能设计的目标是使网络系统能够满足用户应用对网络各个方面的需求。为了避免网络建成后可能出现的各种性能问题，网络的可靠性和冗余在设计中都要考虑周到。1.网络的可靠性设计(1)抗毁性是指系统在人为破坏下的可靠性，例如部分线路或者节点失效后，系统是否能提供一定程度的服务。(2)生存性是在随机破坏下系统的可靠性。随机性破坏是指系统部件因为自然老化等造成的自然失效。生存性主要反映随机性破坏和网络拓扑结构对系统可靠性的影响。(3)有效

2、性是一种基于业务性能的可靠性。有效性主要反映在网络信息系统的部件失效的情况下，满足业务性能要求的程度。提高网络系统可靠性的方法，除了保证系统本身的质量和规范的管理外，网络设计中主要是设计冗余部件，即构建网络系统的备份体系，增强系统的容错能力。在信息系统中，完整的备份体系还应该包括运行环境备份、业务数据备份、备份策略和恢复方案。2.冗余设计(1)增加线路、设备、部件，形成备份硬件容错方法之一是硬件堆积冗余，在物理级可通过元件的重复而获得(如相同元件的串、并联，四倍元件等)。另一个硬件容错的方法叫待命储备冗余。该系统中共有M＋1个模块，其中只有一块处于工作状态，其余M

3、块都处于待命接替状态。一旦工作模块出了故障，立刻切换到一个待命模块，当换上的储备模块发生故障时，又切换到另一储备模块，直到资源枯竭，显然，这种系统必须具有检错和切换的装置。混合冗余系统是堆积冗余和待命储备冗余的结合应用。当堆积冗余中有一个模块发生故障时，立刻将其切除，并代之以无故障待命模块。这种方法可达到较高的可靠性。(2)数据备份数据备份的重要性在于许多数据不经常使用，这些数据长期存储在硬盘上，既占用了存储空间，又降低了存储设备的使用效率，降低了存取速度。为了能更有效地利用信息，通常把常用的信息放在联机的硬盘或磁盘阵列等设备上，组成联机的资料库，把不常用的、但有

4、时又要检索的信息，放在联机的后备设备如磁带库、光盘库上。而大量的长时间不使用的信息，则保存在脱机介质上脱机备份。更为重要的原因是防止由于自然灾害、故意破坏、病毒、非法操作、黑客攻击、内部人员故意破坏篡改、误操作等造成联机的数据丢失。为防范风险，先将数据作备份保存，一旦发生事故，可及时调出备份，尽快恢复计算机系统的工作。为了保证单点的数据安全性，RAID技术、镜像技术甚至双机备份也无法替代数据备份。只有能够恢复的备份才叫备份。我们必须考虑到计算机应用系统遭遇到单点突发事件或自然灾难时的情况。保证数据安全包括两个方面。一是系统防护技术，指从桌面系统到网络环境到数据服务

5、器的防病毒、防黑客入侵技术；二是系统保护技术，指数据备份、快速恢复、异地存放、远程控制、灾难备援等技术。数据容错的主要策略即数据备份。按备份的策略可分为完全备份、差分备份、增量备份、按需备份。(3)双机容错系统双机容错系统的一个CPU板出现故障时，其他CPU板保持继续运行，这个过程对用户是透明的，系统没有受到丝毫影响，更不会引起交易的丢失，充分保证数据的一致性和完整性。系统的容错结构能够提供系统连续运行的能力，任何单点故障不会引起系统停机，系统提供在线的维护诊断工具可在应用继续运转的情况下修复单点故障。系统通过冗余的服务处理器统一监控系统所有设备的状态，监控服务器

6、自身出现故障的概率可以认为是0。系统运行及处理过程中，冗余的部件都在使用，处于"热"状态中，可以加快交易的处理，增加带宽，提高系统处理的速度和效率。(4)双机热备份双机热备份是当CPU出现故障时由闲置状态的备份系统接替，但正在处理的交易有可能丢失，从而导致数据的不一致。双机热备份系统关键部件如CPU的故障将导致主系统停止运行，对应用产生很大的影响。当发生系统故障引起停机后，恢复运行时应用需要从磁盘或磁带上重新启动，需要耗费更多的宝贵时间。双机热备份采用"心跳线"保持主系统与备用系统的联系，一旦"心跳线"部分发生故障，系统很难分清是"心跳线"还是系统其他部分的故障，

7、往往需要人工干预才能解决问题，应用也将受到影响。双机热备份备用系统的硬件和软件资源处于闲置的冷状态，浪费系统资源。(5)三机表决系统在三机表决系统中，3台主机同时运行，由表决器根据3台机器的运行结果进行表决，有两个以上的机器运行结果相同，则认定该结果为正确。现在三机系统中较多采用的是将双机备份和三机表决两者结合起来的方式，当三机中坏掉一台后就当作双机备份系统来用。(6)集群系统均衡负载的双机或多机系统就是集群系统(Clusting)。DEC公司最早在其VAX系统上实现了集群技术。多服务器集群系统的主要目的是使用户的应用获得更高的速度、更好的平衡和通信能力，而不仅仅

8、是数据可靠